La communaut´ e de recherche “CSCW”

1.4.2.1 Les logiciels de CFAO . . . 16 1.4.2.2 Les logiciels de gestion des donn´ees techniques . . 18 1.4.3 Les logiciels bas´es sur les TIC . . . 19 1.4.3.1 Int´erˆet des espaces de travail partag´es . . . 22 1.4.3.2 Importance de la vid´eo dans la communication . . 23

1.5 Probl´ematique et questions de recherche . . . . 26 1.6 Conclusion . . . . 27

1.1 Introduction

Ce m´emoire pr´esente les travaux de recherche que l’on a men´es pendant trois ann´ees, sur la th´ematique de la conception collaborative et les outils d’aide `a la conception. Pour mieux cerner la probl´ematique que l’on va traiter dans les chapitres qui vont suivre, nous allons d´ecrire le contexte auquel on s’int´eresse et les diff´erents

´

el´ements qui vont nous permettre de formuler les questions de recherche qui vont ˆ

etre trait´ees.

Dans ce premier chapitre, nous allons commencer par d´efinir le contexte dans lequel ´evoluent les concepteurs de nos jours. Pour cela nous allons donner une d´ efi-nition g´en´erale de la conception de produit, et les diff´erentes transformations qu’elle a subies jusqu’`a aujourd’hui. Nous abordons par la suite la th´ematique de recherche de notre ´equipe “Conception Int´egr´ee”, sur le travail collaboratif assist´e par ordina-teur. Dans cette partie nous parlerons de l’´evolution du besoin de nouveaux outils d’assistance qui a suivi l’´evolution de la conception. Pour finir, nous allons d´efinir la probl´ematique et poser les questions de recherche auxquelles nous essayons de r´epondre `a travers nos travaux de th`ese.

1.2 D´efinition g´en´erale de la conception

Traditionnellement, et jusqu’`a une ´epoque tr`es r´ecente, la conception ´etait consi-d´er´ee comme une activit´e individuelle o`u le concepteur ´etait totalement maˆıtre du processus, car travaillant seul `a la conception du produit pour ses clients. Aujour-d’hui, cette vision a radicalement chang´e grˆace aux nombreuses ´etudes des chercheurs sur la conception en tant qu’une activit´e collective. La conception est aujourd’hui consid´er´ee comme une activit´e `a la fois sociale et complexe [Buc88], [Lar05]. L’obser-vation des processus de conception en milieux industriels permet aussi de se rendre compte de la dimension collective de l’activit´e de conception. Plusieurs acteurs issus de divers services, voire d’entreprises partenaires, travaillent ensemble pour mener `

a bien les diff´erents projets de conception. Ainsi, la confrontation des points de vue de multiples acteurs, souvent compl´ementaires, permet de faire ´emerger le produit `

a concevoir. Toutefois, si la conception est le fruit du travail d’une ´equipe, il ne faut pas oublier la compl´ementarit´e des activit´es individuelles par rapport aux activit´es collectives et vice versa.

La litt´erature scientifique pr´esente plusieurs d´efinitions de l’activit´e de conception [Ger90], [Pug91], [PB96], [UE00]. Nous retiendrons pour notre propos celle propos´ee par Tichkiewitch et al. [TTJ93] :

“La conception consiste `a donner un ensemble de propositions permettant de d´ecrire le produit (forme, dimension, moyen d’obtention...) et r´epondant globalement `a un cahier des charges (fonctions `a assurer, conditions de fonctionnement, dur´ee de vie souhait´ee, environnement...)”

Il existe plusieurs typologies de conception. [PB96] proposent une typologie par rapport `a la nouveaut´e des concepts utilis´es dans le processus de conception par rapport `a ceux mis en œuvre sur un produit similaire ant´erieur :

1.3. ´Evolution de la conception

– Conception variante : dans ce type de conception la fonction et le principe de solution restent les mˆemes, seule la taille et la disposition des pi`eces varient. – Conception adaptative : un principe de solution est adapt´e pour un probl`eme

nouveau ou modifi´e. Le principe de solution reste pratiquement le mˆeme mais une conception originale de certains composants ou sous-ensembles est n´ eces-saire.

– Conception originale : de nouveaux principes de solution sont utilis´es pour r´epondre `a un probl`eme d´ej`a pos´e ou `a un nouveau probl`eme. La particularit´e est qu’un nouveau principe de solution est produit.

Deneux [Den02] propose de diviser la conception originale en conception inno-vante et conception cr´eative. Pour la conception innovante, la d´ecomposition du probl`eme est connue mais il n’existe pas d’alternative connue pour tous les sous-probl`emes. Pour la conception cr´eative, la d´ecomposition du probl`eme est abstraite et il n’existe pas de solution a priori.

1.3 Evolution de la conception^´

Nous allons traiter dans cette section les diff´erentes transformations que la concep-tion a dˆu subir depuis une trentaine d’ann´ees. Ceci fournira une id´ee plus pr´ecise du contexte auquel on s’int´eresse dans notre ´etude. D’autre part, nous essayons de montrer `a travers cette section que l’´evolution de la conception s’est accompagn´ee d’une autre ´evolution, qui est celle des besoins des concepteurs en termes d’outils de travail. Ceci nous aide au final `a construire la probl´ematique de recherche, qui sera pr´esent´ee `a la fin de ce chapitre.

1.3.1 Conception s´equentielle

La conception s´equentielle est bas´ee sur un mod`ele qui d´ecompose le processus de conception en plusieurs phases enchaˆın´ees les unes `a la suite des autres. Cette d´ecomposition commence g´en´eralement par une phase de d´efinition du probl`eme sous forme de cahier des charges auquel les concepteurs doivent faire face, et se termine par une phase de d´efinition compl`ete du produit `a concevoir. Son d´eroulement passe donc par la r´ealisation successive de plusieurs phases, le r´esultat d’une phase donn´ee servant de point de d´epart pour la phase suivante.

Nous retiendrons parmi les approches de conception s´equentielle l’approche par phases propos´ee par Pahl et Beitz [PB96], qui est `a notre connaissance le mod`ele le plus utilis´e dans l’industrie. Les auteurs pr´esentent une d´ecomposition du processus en quatre phases majeures (voir figure 1.1) :

– conception conceptuelle (conceptual design) ; – conception d’ensemble (embodiment design) ; – conception d´etaill´ee (detail design).

L’´elaboration du cahier des charges est le point de d´epart de tout processus de conception. Cette phase a pour but d’inventorier et d’identifier les besoins du march´e et les capacit´es de l’entreprise pour y r´epondre `a travers une offre produit. Le r´esultat de cette phase en terme d’informations sur le produit est une expression claire et la plus exhaustive possible des besoins, ainsi qu’un coˆut objectif et un d´elai de mise sur le march´e du produit. L’expression du besoin peut ˆetre faite sous forme fonctionnelle [Afnor 95a] en terme de fonctions de service et de contraintes, composant alors une ´

ebauche de Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF).

Durant la phase deconception conceptuelle, les acteurs vont chercher, imaginer et d´efinir des id´ees, principes ou voies de solutions r´epondant aux besoins exprim´es pr´ec´edemment. Ce travail passe par une Analyse Fonctionnelle Technique (AFT) afin de compl´eter et finaliser le cahier des charges fonctionnel : rechercher, ordonner, caract´eriser, hi´erarchiser et/ou valoriser les fonctions. Puis, ou en parall`ele, auront lieu une recherche et une ´etude de ph´enom`enes physiques (m´ecanique, ´electrique, hydrauliques, ...) pouvant satisfaire les fonctions techniques, par exemple une sch´ e-matisation cin´ematique. Au terme de cette phase, les informations du produit seront compl´et´ees par des principes de solutions (repr´esent´es par un ensemble de fonctions techniques, de sch´emas et concepts techniques, ...). Pr´ecisons que les acteurs doivent ´

emettre un certain nombre de variantes ou alternatives possibles parmi lesquelles sera choisie la plus satisfaisante tant sur un plan technique qu’´economique.

La phase deconception d’ensembleest en quelque sorte le passage du concept au mat´eriel. Le principe de solution retenu va ˆetre concr´etis´e physiquement : recherche, s´election, dimensionnement, agencement des composants. G´en´eralement, cette phase se d´eroule en deux temps : une ´etape d’´etudes pr´eliminaires o`u le travail est r´ealis´e globalement, puis une ´etape d’´etudes finalis´ees pour rectifier les erreurs, am´eliorer et optimiser les solutions toujours selon des crit`eres techniques et ´economiques. Cette phase est fondamentale car elle caract´erise la nature du produit et son coˆut. Les plans d’ensemble du produit, une nomenclature de pi`eces, un coˆut estim´e, viendront compl´eter les informations du produit.

Enfin, la phase deconception d´etaill´ee va conclure le processus. Les acteurs vont d´efinir, caract´eriser et pr´eciser les pi`eces composant le produit : formes, dimensions, tol´erances, mat´eriaux, ... Ils proposeront les modes de production (usinage, assem-blage, ...) ainsi que la d´efinition des outillages n´ecessaires. Ils r´ealiseront aussi les notices techniques du produit, les documents de maintenance, voire d´esormais des instructions pour le recyclage. Mais, alors que l’on pourrait croire que le travail est

1.3. ´Evolution de la conception

pratiquement termin´e, cette phase est importante car il est possible d’affiner les choix effectu´es, par exemple : optimiser les mat´eriaux pour minimiser le poids du produit ou am´eliorer sa recyclabilit´e. A la fin de cette phase, nous obtenons deux types de donn´ees pour les informations du produit : les unes sur le produit et les autres sur les modes de production. Concernant le produit, nous aurons le dossier de d´efinition du produit complet : dessins de d´efinition de pi`eces, nomenclature d´etaill´ee des pi`eces et des composants standards, coˆut estim´e finalis´e, notices techniques ad hoc, ... Concernant les modes de production, nous aurons le dossier de production : gammes, notices et d´efinitons d’outillages pour les diff´erentes ´etapes de production (obtention de brut, usinage, assemblage, ...).

Comme le pr´ecisent [Pahl et al. 84], la fronti`ere entre chaque phase n’est pas aussi ´

evidente et nette que l’on pourrait le croire. Les ´echanges d’informations entre les phases ne sont pas enti`erement fig´es, d’autant qu’il y a des it´erations et bouclages dans le processus. Une modification de cahier des charges peut intervenir durant la recherche de principes de solutions. La r´ealisation du dessin de d´efinition d’une pi`ece est susceptible de g´en´erer une demande de modification du plan d’ensemble pour simplifier l’obtention de la pi`ece.

Au terme de cette pr´esentation du processus de conception de produit m´ecanique tel qu’il existe dans bon nombre d’entreprises, nous pouvons constater l’importance du volume et la diversit´e des connaissances associ´ees au produit. La complexit´e des ´echanges et l’h´et´erog´en´eit´e des supports (papier, informatiques, formalismes, ...) montrent la difficult´e de maˆıtrise des donn´ees relatives au produit et au processus tant dans le cadre d’une conduite que d’une r´e-exploitation.

1.3.2 L’ing´enierie simultan´ee

Les origines de l’Ing´enierie Simultan´ee sont le r´esultat d’une ´etude am´ericaine de Clarck et Fujimoto [Cla91] sur le secteur automobile japonais `a la fin des ann´ees 1980. Durant cette ´etude, les auteurs ont constat´e des temps de mise sur le march´e de l’ordre de 25% moindre au Japon qu’en Europe ou aux ´Etats-Unis. Ils expliquent ces gains par des facteurs organisationnels :

– organisation des projets autour de leaders aux pouvoirs forts,

– constitution d’´equipes de projet impliquant diff´erents services de l’entreprise, – confrontation des points de vue d`es le d´ebut du projet,

– organisation simultan´ee du processus de d´eveloppement produit.

D’autres pr´ecisions sur le sujet nous sont donn´ees par Womack [WJR94] (cit´e par Prudhomme [Pru99]), qui nous dit que le mod`ele de production Nippon est inspir´e du Toyotisme. C’est ainsi que dans les ann´ees 50 un jeune ing´enieur du nom de “Toyoda”, avait ´etudi´e les m´ethodes de production des usines Ford, qui pratiquaient

1.3. ´Evolution de la conception

la production de masse. Et tout en s’appuyant sur ce mod`ele de production `a la chaˆıne, il apporta des innovations pour cr´eer le syst`eme de “production au plus juste” (Lean Production) qu’il a mis en place `a la Toyota Motor Compagny. C’est ce syst`eme que tout le monde a connu sous le nom de “Toyotisme”, quelques d´ecennies plus tard. Ce syst`eme repose sur les principes suivants :

– raccourcissement du cycle de cr´eation de nouveaux produits,

– r´eduction des stocks par l’usage de la sous-traitance et l’utilisation des ma-chines flexibles qui usinent plusieurs types de pi`eces en petites s´eries,

– organisation des ateliers en ´equipes responsables de la qualit´e du produit fa-briqu´e.

Ainsi, le concept d’Ing´enierie Simultan´ee naˆıt de cette ´etude. Dans la litt´erature, on rencontre encore plusieurs appellations pour ce concept - Ing´enierie Concourante, Ing´enierie Int´egr´ee - et de nombreuses d´efinitions [Tic98] [Boc98] [Jag93] [Cha93] [Bou94]. Bernard [Ber04] a r´esum´e les d´efinitions que l’on trouve dans les r´ef´erences pr´ec´edentes sous la d´efinition suivante :

L’Ing´enierie Simultan´ee est : “une approche syst´ematique pour la d´efinition d’un produit consistant `a prendre en compte, d`es la phase initiale de conception, tous les ´

el´ements du cycle de vie du produit, de l’analyse des besoins `a la fabrication et au soutien en utilisation, simultan´ement par tous les secteurs de l’entreprise”

Les objectifs de l’Ing´enierie Simultan´ee concernent la r´eduction des d´elais de d´eveloppement ainsi que des coˆuts tout au long du cycle de vie, l’augmentation de la qualit´e des produits et services d´elivr´es et enfin, une meilleure prise en compte des attentes des clients [WPBS88]. L’approche Ing´enierie Simultan´ee repose sur trois axes principaux :

– Principes de structuration des activit´es : Dans le but d’une int´ egra-tion optimale des activit´es, le travail doit ˆetre mieux organis´e. Pour cela, il faut mettre en parall`ele les activit´es des diff´erents m´etiers intervenant dans le processus de d´eveloppement. De cette mani`ere, la structure s´equentielle du travail est rompue. La conception des produits est, par ce principe, r´ealis´ee en parall`ele (d’une mani`ere concourante ou simultan´ee) avec la conception des processus de fabrication et d’assemblage.

Cette nouvelle organisation du travail oblige les acteurs du projet `a communi-quer, `a ´echanger des informations avec des collaborateurs qui peuvent ˆetre de m´etiers et de cultures diff´erents.

– Principes culturels et comportementaux : Etant donn´^´ e les besoins en termes de communication et d’´echanges d’informations entre des acteurs de diff´erents services ou m´etiers, il est n´ecessaire d’inciter les acteurs `a avoir un comportement collaboratif quel que soit leur niveau hi´erarchique dans

l’entre-prise.

Une dynamique de groupe est donc indispensable pour rendre efficace une pa-rall´elisation des activit´es. Les diff´erents acteurs de l’entreprise doivent donc ˆ

etre conscients de cette dimension culturelle et sociale dans la mise en place d’une approche d’Ing´enierie Simultan´ee. Elle doit favoriser le d´eveloppement d’attitudes collaboratives, de respect mutuel et de prise en compte des exi-gences de chaque membre du projet.

– Principes concernant le d´eveloppement de produits : Une meilleure prise en compte des besoins des clients est ´egalement un axe important de l’Ing´enierie Simultan´ee. Pour cela, les besoins des clients doivent ˆetre int´egr´es d`es le d´ebut du d´eveloppement. L’implication des clients doit ˆetre forte tout au long du processus. Cette d´emarche a pour but d’augmenter la qualit´e du produit et son niveau d’ad´equation aux services attendus par le client.

1.3.3 Conception int´egr´ee

Une approche sensiblement identique `a l’ing´enierie simultan´ee a ´et´e entreprise par le groupement PRIMECA (Pˆole de Ressources Informatiques pour la MECAnique). Cette seconde approche est construite autour de l’id´ee d’int´egrer les connaissances des diff´erents m´etiers de l’aval `a l’aide de syst`eme experts permettant au concepteur d’effectuer des choix en connaissance de cause.

On retrouve pour la premi`ere fois ce concept de “conception int´egr´ee” dans un article sur le calcul de structures de Tichkiewitch [Tic89] o`u il dit :

... La prise en compte des probl`emes de fabrication et de maintenance d`es la concep-tion permet de penser “concepconcep-tion int´egr´ee” en demandant de repenser certaines m´ethodes de calcul de structures. Celui ci, avec l’introduction de la technologie dans les syst`emes CAO, devenant une m´ethode de dimensionnement et non plus seulement de v´erification.

Il propose dans cet article d’int´egrer dans les phases amonts de la conception les contraintes des diff´erents m´etiers pour que les outils CAO servent en synth`ese et non plus dans une analyse a posteriori, en v´erification.

Ce concept, port´e par Tichkiewitch, avait comme objectif initial de capitaliser les connaissances des m´etiers avals pour les mettre `a la disposition des concepteurs, dans des bases de donn´ees informatiques et des syst`emes experts. Le pˆole CI (Conception Int´egr´ee) du laboratoire 3S a eu comme activit´e essentielle, `a ses d´ebuts, la cr´eation de tels outils informatiques. Copest (Conception Optimis´ee de Pi`eces ESTamp´ees) devait par exemple servir au concepteur pour optimiser les formes d’une pi`ece ob-tenue par un proc´ed´e d’estampage. Il s’agissait pour le concepteur d’int´egrer, au moment de la conception, des connaissances de forge.

1.3. ´Evolution de la conception

Cette option s’est heurt´ee `a deux probl`emes majeurs : tout d’abord la difficult´e de formaliser les connaissances qu’utilise l’acteur de m´etier, et ensuite la d´ econtex-tualisation de ces connaissances qui fait qu’elles ne sont plus op´eratoires pour l’action dans un autre contexte.

De cette acceptation de simple extraction de l’aval vers l’amont pour enrichir une base informatique de connaissances mise `a la disposition du concepteur, ce concept a maintenant ´evolu´e vers la recherche de l’int´egration dynamique, dans le cadre de groupes de conception, des acteurs et, `a travers leurs contraintes, des m´etiers qu’ils repr´esentent. Ce que Tichkiewitch [TCB95] traduit en expliquant que la notion de conception int´egr´ee tend vers l’int´egration du cycle de vie du produit pendant la phase de conception, par l’int´egration de l’ensemble des acteurs devant intervenir dans l’histoire de ce produit.

Il s’agit d’int´egrer les acteurs du cycle de vie du produit et de mettre `a leur dispo-sition les ´el´ements qui sont n´ecessaires `a leur r´eflexion, de leur permettre d’interagir pour d´ecider de la solution la mieux adapt´ee (un m´ecanisme de coop´eration permet-tant la construction de compromis `a partir des contradictions issues des objectifs propres de chaque acteur doit ˆetre ´etudi´e), de leur permettre d’agir sur la d´efinition du produit. Il ne s’agit plus seulement de formaliser, ind´ependamment du contexte, des connaissances que l’on rend disponibles pour le concepteur, mais de cr´eer des outils permettant la coop´eration des personnes poss´edant diff´erents points de vue sur le produit, au moment de sa conception. Ceci n’exclut nullement l’utilisation de moyens informatiques comme support de cette int´egration.

1.3.4 Conception distribu´ee

D’apr`es Prudhomme [Pru99] la conception est toujours distribu´ee et cette carac-t´eristique se retrouve `a diff´erents niveaux dans la conception :

– la distribution sur diff´erents acteurs humains,

– la distribution au niveau des connaissances mises en œuvre, – la distribution des ressources,

– la distribution des activit´es et des acteurs dans le temps et dans l’espace. Int´eressons-nous `a un mod`ele d’organisation de la conception distribu´ee d´ eve-lopp´e `a la base par Garro [Gar97]. Ce mod`ele a permis `a Brissaud et Garro [BG96] de mettre en ´evidence l’aspect distribu´e de la conception collaborative . D’apr`es ces auteurs, le processus de conception est le r´esultat de l’interaction entre plusieurs